الدفع البحري النووي

📅 آخر تحديث: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 8 صور
الموسوعة الحرة
عندما دخلت كاسحة الجليد أركتيكا من الفئة 50 التي تعمل بالطاقة النووية الخدمة في عام 2007، أصبحت أكبر كاسحة جليد في العالم .

الدفع النووي البحري هو نظام دفع السفن أو الغواصات باستخدام الحرارة المُستمدة من مفاعل نووي . تقوم محطة الطاقة بتسخين الماء لإنتاج البخار اللازم لتشغيل توربين يُستخدم بدوره لتدوير مروحة السفينة عبر علبة تروس أو مولد كهربائي ومحرك. يُستخدم الدفع النووي بشكل أساسي في السفن الحربية البحرية، مثل الغواصات النووية وحاملات الطائرات العملاقة . وقد تم بناء عدد قليل من السفن النووية المدنية التجريبية. [ 1 ]

بالمقارنة مع السفن التي تعمل بالنفط أو الفحم، توفر الدفع النووي ميزة فترات تشغيل طويلة جدًا قبل الحاجة إلى إعادة التزود بالوقود. يُخزَّن الوقود بالكامل داخل المفاعل النووي، فلا يشغل الوقود أي حيز للشحنات أو المؤن، ولا تشغل مداخن العادم أو مداخل هواء الاحتراق أي حيز. [ 2 ] إلا أن انخفاض تكلفة الوقود يُقابله ارتفاع تكاليف التشغيل والاستثمار في البنية التحتية، ولذلك فإن معظم السفن التي تعمل بالطاقة النووية هي سفن عسكرية. [ 2 ]

محطات توليد الطاقة

التشغيل الأساسي لسفينة حربية أو غواصة

معظم المفاعلات النووية البحرية من نوع الماء المضغوط ، باستثناء بعض المحاولات لاستخدام مفاعلات مبردة بالصوديوم السائل. [ 2 ] تنقل دائرة الماء الأولية الحرارة المتولدة من الانشطار النووي في الوقود إلى مولد بخار ؛ ويُحفظ هذا الماء تحت ضغط لمنعه من الغليان. تعمل هذه الدائرة عند درجة حرارة تتراوح بين 250 و300 درجة مئوية (482 إلى 572 درجة فهرنهايت) . أي تلوث إشعاعي في الماء الأولي يكون محصورًا. يُضخ الماء؛ وعند مستويات طاقة منخفضة، قد تعتمد المفاعلات المصممة للغواصات على الدوران الطبيعي للماء لتقليل الضوضاء الناتجة عن المضخات.  

يُسخّن الماء الساخن الخارج من المفاعل دائرة مائية منفصلة في مولد البخار. يتحول هذا الماء إلى بخار، ثم يمر عبر مجففات بخارية في طريقه إلى التوربين البخاري . يمر البخار المستهلك ذو الضغط المنخفض عبر مكثف مُبرّد بمياه البحر، ويعود إلى حالته السائلة. يُضخ الماء عائدًا إلى مولد البخار، لتستمر الدورة. يمكن تعويض أي ماء مفقود في هذه العملية بإضافة مياه بحر مُحلاة إلى ماء تغذية مولد البخار. [ 3 ]

في التوربين، يتمدد البخار ويقل ضغطه أثناء نقله الطاقة إلى شفرات التوربين الدوارة. قد يتكون التوربين من عدة مراحل من الشفرات الدوارة وريش توجيه ثابتة. يمكن توصيل عمود خرج التوربين بعلبة تروس لتقليل سرعة الدوران، ثم يتصل عمود آخر بمراوح السفينة. في نظام دفع آخر، يُدير التوربين مولدًا كهربائيًا، وتُغذى الطاقة الكهربائية المُنتجة إلى محرك أو أكثر لتشغيل مراوح السفينة. تعتمد القوات البحرية الروسية والأمريكية والبريطانية على الدفع المباشر بتوربينات البخار، بينما تستخدم السفن الفرنسية والصينية التوربين لتوليد الكهرباء اللازمة للدفع ( نظام نقل الطاقة التوربيني الكهربائي ).

تحتوي بعض الغواصات النووية على مفاعل واحد، بينما تحتوي الغواصات الروسية على مفاعلين، وكذلك كانت الغواصة الأمريكية " ترايتون"  . وتُزوَّد معظم حاملات الطائرات الأمريكية بمفاعلين، بينما كانت حاملة الطائرات " إنتربرايز"  مزودة بثمانية مفاعلات. وتُستخدم في الغالب مفاعلات بحرية تعمل بالماء المضغوط ، على الرغم من أن البحرية الأمريكية والسوفيتية صممتا سفنًا حربية تعمل بمفاعلات مُبرَّدة بالمعادن السائلة .

الاختلافات عن محطات الطاقة الأرضية

تختلف المفاعلات البحرية عن مفاعلات الطاقة الكهربائية التجارية البرية في عدة جوانب.

بينما تُنتج المفاعلات الأرضية في محطات الطاقة النووية ما يصل إلى 1600 ميغاواط من الطاقة الكهربائية الصافية ( السعة الاسمية لمفاعل EPR )، لا يُنتج مفاعل الدفع البحري النموذجي أكثر من بضع مئات من الميغاواط. تتشابه بعض المفاعلات المعيارية الصغيرة (SMR) مع مفاعلات الدفع البحري من حيث السعة وبعض اعتبارات التصميم، ولذلك يُقترح أحيانًا استخدام الدفع النووي البحري (سواءً كان مدنيًا أو عسكريًا) كسوق متخصصة إضافية للمفاعلات المعيارية الصغيرة. على عكس التطبيقات الأرضية حيث يمكن أن تشغل منشآت مثل محطة بروس لتوليد الطاقة النووية مئات الهكتارات ، فإن ضيق المساحة في البحر يفرض أن يكون المفاعل البحري صغير الحجم، وبالتالي يجب أن يُولّد طاقة أعلى لكل وحدة مساحة. هذا يعني أن مكوناته تتعرض لضغوط أكبر من تلك التي يتعرض لها المفاعل الأرضي. يجب أن تعمل أنظمته الميكانيكية بكفاءة تامة في ظل الظروف القاسية التي تُصادف في البحر، بما في ذلك الاهتزازات وحركة السفينة في البحار الهائجة. لا يمكن لآليات إيقاف تشغيل المفاعل الاعتماد على الجاذبية لإسقاط قضبان التحكم في مكانها كما هو الحال في المفاعلات الأرضية التي تبقى دائمًا في وضع رأسي. ويُعدّ تآكل المياه المالحة مشكلة إضافية تُعقّد عملية الصيانة.

عنصر وقود نووي لسفينة الشحن إن إس سافانا  . يحتوي العنصر على أربع حزم من 41 قضيب وقود. تم تخصيب أكسيد اليورانيوم بنسبة 4.2 و 4.6 بالمائة من اليورانيوم-235.

نظرًا لأن قلب المفاعل البحري أصغر بكثير من قلب مفاعل الطاقة، فإن احتمال اصطدام النيوترون بنواة قابلة للانشطار قبل خروجه إلى الدرع الواقي يكون أقل بكثير. ولذلك، يكون الوقود المستخدم عادةً أكثر تخصيبًا (أي يحتوي على تركيز أعلى من اليورانيوم -235 مقارنةً باليورانيوم -238 ) من الوقود المستخدم في محطات الطاقة النووية البرية، مما يزيد من احتمال الانشطار إلى المستوى الذي يسمح بحدوث تفاعل مستدام. تعمل بعض المفاعلات البحرية بيورانيوم منخفض التخصيب نسبيًا ، مما يتطلب إعادة تزويدها بالوقود بشكل متكرر. بينما تعمل مفاعلات أخرى بيورانيوم عالي التخصيب ، تتراوح نسبة اليورانيوم -235 فيه من 20% إلى أكثر من 96% الموجودة في الغواصات الأمريكية ، [ 4 ] حيث يكون القلب الأصغر الناتج أكثر هدوءًا أثناء التشغيل (وهي ميزة كبيرة للغواصة). [ 5 ] إن استخدام وقود ذي نسبة تخصيب أعلى يزيد من كثافة طاقة المفاعل ويطيل العمر الافتراضي لحمولة الوقود النووي، ولكنه أكثر تكلفة ويشكل خطراً أكبر على الانتشار النووي مقارنةً بالوقود ذي نسبة التخصيب الأقل. [ 6 ]

يجب تصميم محطة الدفع النووي البحرية لتكون عالية الموثوقية ومكتفية ذاتيًا، بحيث تتطلب الحد الأدنى من الصيانة والإصلاحات، والتي قد تُجرى على بُعد آلاف الأميال من مينائها الرئيسي. ومن الصعوبات التقنية في تصميم عناصر الوقود للمفاعل النووي البحري، ابتكار عناصر وقود قادرة على تحمل قدر كبير من أضرار الإشعاع. فقد تتشقق عناصر الوقود بمرور الوقت، وقد تتشكل فقاعات غازية. ويُستخدم في المفاعلات البحرية سبيكة من الزركونيوم المعدني كوقود، بدلًا من ثاني أكسيد اليورانيوم ( UO₂ ) الخزفي المستخدم غالبًا في المفاعلات البرية. صُممت المفاعلات البحرية لتدوم طويلًا، وذلك بفضل التخصيب العالي نسبيًا لليورانيوم، وإضافة " سم قابل للاحتراق " إلى عناصر الوقود، والذي ينضب تدريجيًا مع تقدم عمر عناصر الوقود وانخفاض تفاعليتها. ويؤدي التلاشي التدريجي لهذا "السم النووي" إلى زيادة تفاعلية قلب المفاعل لتعويض انخفاض تفاعلية عناصر الوقود مع مرور الوقت، مما يُطيل عمر الوقود القابل للاستخدام. تم تزويد وعاء ضغط المفاعل المدمج بدرع نيوتروني داخلي ، مما يقلل من الضرر الذي يلحق بالفولاذ نتيجة القصف النيوتروني المستمر .

إيقاف التشغيل

أصبح تفكيك الغواصات التي تعمل بالطاقة النووية مهمة رئيسية للبحرية الأمريكية والروسية. [ 7 ] بعد تفريغ الوقود، تقوم الولايات المتحدة بفصل قسم المفاعل عن الغواصة للتخلص منه في دفن بري ضحل كنفايات منخفضة الإشعاع (انظر برنامج إعادة تدوير السفن والغواصات ). [ 8 ] أما في روسيا، فتبقى الغواصات كاملة، أو أقسام المفاعلات المغلقة، مخزنة عائمة، على الرغم من أن منشأة جديدة بالقرب من خليج سايدا ستوفر مساحة تخزين أرضية خرسانية على اليابسة لبعض الغواصات في أقصى الشمال.

التصاميم المستقبلية

أنشأت روسيا محطة طاقة نووية عائمة لأراضيها في أقصى شرق البلاد. يتألف تصميم المحطة من وحدتين بقدرة 35 ميغاواط لكل منهما، تعتمدان على مفاعل KLT-40 المستخدم في كاسحات الجليد (مع إعادة تزويدها بالوقود كل أربع سنوات). وقد استُخدمت بعض السفن الحربية الروسية لتزويد مدن نائية في أقصى شرق البلاد وسيبيريا بالكهرباء للاستخدام المنزلي والصناعي.

في عام 2010، كانت مؤسسة لويدز ريجستر تُجري تحقيقاً حول إمكانية استخدام الدفع النووي البحري المدني، وتعمل على إعادة صياغة مسودة القواعد (انظر النص تحت عنوان السفن التجارية ). [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]

المسؤولية المدنية

يختلف تأمين السفن النووية عن تأمين السفن التقليدية. فقد تتجاوز عواقب أي حادث حدود الدول، ويتجاوز حجم الأضرار المحتملة قدرة شركات التأمين الخاصة. [ 12 ] وكان من شأن اتفاقية دولية خاصة، هي اتفاقية بروكسل بشأن مسؤولية مشغلي السفن النووية ، التي وُضعت عام 1962، أن تجعل الحكومات الوطنية الموقعة عليها مسؤولة عن الحوادث التي تسببها السفن النووية التي ترفع علمها [ 13 ] ، إلا أنها لم تُصدّق قط بسبب الخلاف حول إدراج السفن الحربية ضمن الاتفاقية. [ 14 ] أما المفاعلات النووية الخاضعة لولاية الولايات المتحدة، فهي مؤمّنة بموجب أحكام قانون برايس-أندرسون .

سفن نووية عسكرية

بالإضافة إلى حاملات الطائرات التي تعمل بالطاقة النووية، كانت الولايات المتحدة تشغل في السابق طرادات تعمل بالطاقة النووية.

بحلول عام 1990، كان عدد المفاعلات النووية التي تُشغل السفن (معظمها عسكرية) يفوق عدد محطات توليد الطاقة الكهربائية التجارية في جميع أنحاء العالم. [ 15 ]

تحت إشراف قائد البحرية الأمريكية (لاحقاً الأدميرال) هايمان جي. ريكوفر ، [ 16 ] بدأ تصميم وتطوير وإنتاج محطات الدفع النووي البحرية في الولايات المتحدة في أربعينيات القرن العشرين. تم بناء أول نموذج أولي لمفاعل بحري واختباره في منشأة المفاعلات البحرية في محطة اختبار المفاعلات الوطنية في ولاية أيداهو (التي تسمى الآن مختبر أيداهو الوطني ) في عام 1953.

الغواصات

الغواصة الفرنسية سافير  التي تعمل بالطاقة النووية تعود إلى تولون ، مينائها الأم ، بعد مهمة هيراكليس

أُدخلت أول غواصة نووية ، يو إس إس نوتيلوس (SSN-571)   ، إلى البحر في عام 1955 (كان SS رمزًا تقليديًا لتصنيف هياكل الغواصات الأمريكية، بينما يشير SSN إلى أول غواصة "نووية"). [ 17 ]

كما طور الاتحاد السوفيتي غواصات نووية. وكانت الأنواع الأولى التي تم تطويرها هي مشروع 627، وهي فئة نوفمبر التي أطلق عليها حلف الناتو اسم مفاعلين مبردين بالماء، وكانت أولها، وهي K-3 لينينسكي كومسومول ، قيد التشغيل بالطاقة النووية في عام 1958. [ 18 ]

أحدثت الطاقة النووية ثورة في عالم الغواصات، فجعلتها في نهاية المطاف سفينة "تحت الماء" حقيقية، بدلاً من كونها "مركبة غاطسة" لا تستطيع البقاء تحت الماء إلا لفترات محدودة. وقد منحت الطاقة النووية الغواصة القدرة على العمل تحت الماء بسرعات عالية، تضاهي سرعات السفن السطحية، لفترات غير محدودة، معتمدة فقط على قدرة طاقمها على التحمل. ولإثبات ذلك، كانت الغواصة الأمريكية " ترايتون"  أول سفينة تنفذ رحلة حول الأرض وهي مغمورة ( عملية ساندبلاست )، وذلك في عام 1960. [ 19 ]

أدت الغواصة نوتيلوس ، المزودة بمفاعل الماء المضغوط (PWR)، إلى التطوير الموازي لغواصات أخرى مثل مفاعل فريد من نوعه مبرد بالمعدن السائل (الصوديوم) في يو إس إس سي وولف  ، أو مفاعلين في تريتون ، ثم غواصات فئة سكيت ، التي تعمل بمفاعل واحد، وطراد يو إس إس لونغ بيتش ، في عام 1961، الذي يعمل بمفاعلين. 

بحلول عام 1962، كان لدى البحرية الأمريكية 26 غواصة نووية عاملة، بالإضافة إلى 30 غواصة أخرى قيد الإنشاء. لقد أحدثت الطاقة النووية ثورة في البحرية. شاركت الولايات المتحدة تقنيتها مع المملكة المتحدة ، بينما استمر التطوير في فرنسا والاتحاد السوفيتي والهند والصين بشكل منفصل.

بعد غواصات فئة سكيت ، تم تزويد الغواصات الأمريكية بالطاقة من خلال سلسلة من التصاميم القياسية ذات المفاعل الواحد التي بنتها شركتا وستنجهاوس وجنرال إلكتريك . وقامت شركة رولز رويس ببناء وحدات مماثلة لغواصات البحرية الملكية ، وقامت في النهاية بتطوير نسخة معدلة منها، وهي PWR2 .

أكبر الغواصات النووية التي بُنيت على الإطلاق هي غواصات تايفون الروسية التي يبلغ وزنها 26,500 طن . أما أصغر السفن الحربية النووية حتى الآن فهي غواصات روبيس الفرنسية الهجومية التي يبلغ وزنها 2,700 طن . شغّلت البحرية الأمريكية غواصة نووية غير مسلحة، هي غواصة الأعماق NR-1 ، بين عامي 1969 و2008، والتي لم تكن سفينة قتالية، ولكنها كانت أصغر غواصة تعمل بالطاقة النووية بوزن 400 طن.

حاملات الطائرات

قامت الولايات المتحدة وفرنسا ببناء حاملات طائرات نووية .

البحرية الفرنسية

حاملة الطائرات شارل ديغول التابعة للبحرية الفرنسية

حاملة الطائرات النووية الفرنسية الوحيدة هي شارل ديغول ، التي دخلت الخدمة في عام 2001 ( ويجري التخطيط لحاملة طائرات أخرى خلف لها ). [ 20 ]

حاملة الطائرات الفرنسية مجهزة بمنجنيقات وأجهزة إيقاف . تبلغ حمولة حاملة الطائرات شارل ديغول 42 ألف طن، وهي سفينة القيادة للبحرية الفرنسية. تحمل السفينة أسطولاً من طائرات داسو رافال إم وإي -2 سي هوك آي ، ومروحيات إي سي 725 كاراكال وإيه إس 532 كوغار للبحث والإنقاذ القتالي ، بالإضافة إلى أجهزة إلكترونية حديثة وصواريخ أستر . [ 21 ]

البحرية الأمريكية

تشغل البحرية الأمريكية 11 حاملة طائرات، جميعها تعمل بالطاقة النووية: [ 22 ]

Soviet Navy

Construction of the Soviet aircraft carrier Ulyanovsk began in 1988, but abandoned in 1991 after the dissolution of the Soviet Union.

Destroyers and cruisers

Russian Navy

The Russian flagship Pyotr Veliky

The Kirov class, Soviet designation 'Project 1144 Orlan' (sea eagle), is a class of nuclear-poweredguided-missile cruisers of the Soviet Navy and Russian Navy, the largest and heaviest surface combatant warships (i.e. not an aircraft carrier, amphibious assault ship, or submarine) in operation in the world. Among modern warships, they are second in size only to large aircraft carriers, and of similar size to World War II era battleships. The Soviet classification of the ship-type is "heavy nuclear-powered guided missile cruiser" (Russian: тяжёлый атомный ракетный крейсер). The ships are often referred to as battlecruisers by Western defence commentators due to their size and general appearance.[24]

United States Navy

The United States Navy at one time had nuclear-poweredcruisers as part of its fleet. The first such ship was USS Long Beach (CGN-9). Commissioned in 1961, she was the world's first nuclear-powered surface combatant.[25] She was followed a year later by USS Bainbridge (DLGN-25). While Long Beach was designed and built as a cruiser,[26]Bainbridge began life as a frigate, though at that time the Navy was using the hull code "DLGN" for "destroyer leader, guided missile, nuclear".[27]

كانت آخر الطرادات التي تعمل بالطاقة النووية التي أنتجتها الولايات المتحدة هي فئة فرجينيا المكونة من أربع سفن . دخلت يو إس إس فرجينيا (CGN-38)   الخدمة عام 1976، تلتها يو إس إس تكساس (CGN-39)   عام 1977، ثم يو إس إس ميسيسيبي (CGN-40)   عام 1978، وأخيراً يو إس إس أركنساس (CGN-41)   عام 1980. في نهاية المطاف، تبين أن صيانة جميع هذه السفن مكلفة للغاية [ 28 ] ، فتم إخراجها جميعاً من الخدمة بين عامي 1993 و1999.

سفن الاتصالات والقيادة

سفينة القيادة والاتصالات SSV-33 أورال

كانت السفينة الحربية إس إس في-33 أورال ( ССВ-33 Урал ؛ اسم تعريف الناتو : كابوستا [ كلمة روسية تعني " ملفوف "]) سفينة قيادة وسيطرة بحرية تابعة للبحرية السوفيتية .استُمد هيكل إس إس في-33 من هيكل الطرادات الحربية من فئة كيروف التي تعمل بالطاقة النووية البحرية. [ 29 ] خدمت إس إس في-33 في مهام الاستخبارات الإلكترونية ، وتتبع الصواريخ، وتتبع الفضاء، وترحيل الاتصالات. ونظرًا لارتفاع تكاليف تشغيلها،تم إيقاف تشغيل إس إس في-33 . [ 29 ]

لم تحمل المركبة SSV-33 سوى أسلحة دفاعية خفيفة. وكانت هذه الأسلحة عبارة عن  مدفعين من طراز AK-176 عيار 76 ملم، وأربعة مدافع من طراز AK-630 عيار 30  ملم، وأربعة منصات صواريخ إيغلا رباعية.

مركبة تحت الماء تعمل بالطاقة النووية

بوسيدون ( بالروسية : Посейдон ، " بوسيدون "، واسم تعريف الناتو كانيون )، المعروفة سابقًا بالاسم الرمزي الروسي ستاتوس-6 ( بالروسية : Статус-6 )، هي مركبة غاطسة غير مأهولة تعمل بالطاقة النووية ومسلحة نوويًا، قيد التطوير من قبل مكتب روبين للتصميم ، وقادرة على حمل رؤوس نووية تقليدية ونووية . ووفقًا للتلفزيون الروسي الرسمي، فهي قادرة على إيصال قنبلة كوبالت حرارية نووية تصل قوتها إلى 200 ميغا طن (أي أربعة أضعاف قوة أقوى قنبلة تم تفجيرها على الإطلاق، وهي قنبلة القيصر ، وضعف قوتها النظرية القصوى) ضد الموانئ البحرية والمدن الساحلية للعدو. [ 30 ]

السفن النووية المدنية

رتبة مهندس من سافانا

فيما يلي السفن التي هي أو كانت تستخدم تجارياً أو مدنياً ولديها نظام دفع بحري نووي.

السفن التجارية

لم تتطور سفن الشحن المدنية التي تعمل بالطاقة النووية إلا قليلاً، واقتصرت على عدد قليل من السفن التجريبية. كانت السفينة "إن إس سافانا  " الأمريكية الصنع، التي اكتمل بناؤها عام 1962، في الأساس نموذجًا تجريبيًا للطاقة النووية المدنية، وكانت صغيرة جدًا ومكلفة للغاية بحيث لا يمكن تشغيلها اقتصاديًا كسفينة تجارية. كان تصميمها حلاً وسطًا، فهي ليست سفينة شحن فعالة ولا سفينة ركاب مجدية. أما السفينة " أوتو هان" الألمانية الصنع ، وهي سفينة شحن ومنشأة بحثية اكتمل بناؤها عام 1968، فقد قطعت حوالي 650,000 ميل بحري (1,200,000 كم) في 126 رحلة على مدى 10 سنوات دون أي مشاكل فنية. لكن تبين أن تشغيلها مكلف للغاية، فتم تحويلها للعمل بالديزل. أما السفينة اليابانية "موتسو" ، التي اكتمل بناؤها عام 1972، فقد عانت من مشاكل فنية وسياسية. كان مفاعلها يعاني من تسرب إشعاعي كبير، واحتج الصيادون على تشغيلها. استخدمت هذه السفن الثلاث جميعها يورانيوم منخفض التخصيب . عملت حاملة الطائرات "سيفموربوت" ، وهي حاملة طائرات سوفيتية ثم روسية من طراز LASH مزودة بقدرة على كسر الجليد، بنجاح على طريق بحر الشمال منذ دخولها الخدمة عام 1988. اعتبارًا من عام 2021 وهي السفينة التجارية الوحيدة التي تعمل بالطاقة النووية في الخدمة.

تعاني السفن النووية المدنية من تكاليف البنية التحتية المتخصصة. كانت تكلفة تشغيل سفينة سافانا باهظة لأنها كانت السفينة الوحيدة التي تستخدم طاقمها المتخصص في الخدمات النووية على الشاطئ ومرفق الصيانة الخاص بها. يمكن لأسطول أكبر أن يوزع التكاليف الثابتة على عدد أكبر من السفن العاملة، مما يقلل من تكاليف التشغيل.

على الرغم من ذلك، لا يزال هناك اهتمام بالدفع النووي. ففي نوفمبر/تشرين الثاني 2010، شرعت مؤسسة التكنولوجيا البحرية البريطانية وهيئة لويدز ريجستر في دراسة استمرت عامين مع شركة هايبريون لتوليد الطاقة الأمريكية (التي تُعرف الآن باسم جين 4 إنرجي ) وشركة إنتربرايزس للشحن والتجارة اليونانية، وذلك لدراسة التطبيقات البحرية العملية للمفاعلات المعيارية الصغيرة. وكان الهدف من البحث هو وضع تصميم نموذجي لسفينة ناقلة، استنادًا إلى مفاعل بقدرة 70 ميغاواط حراري، مثل مفاعل هايبريون. واستجابةً لاهتمام أعضائها بالدفع النووي، أعادت هيئة لويدز ريجستر صياغة "قواعدها" الخاصة بالسفن النووية، والتي تتعلق بدمج مفاعل معتمد من جهة تنظيمية برية مع بقية أجزاء السفينة. ويفترض الأساس المنطقي لعملية وضع القواعد أنه على عكس الممارسة الحالية في الصناعة البحرية، حيث يُثبت المصمم/الباني عادةً الامتثال للمتطلبات التنظيمية، فإن الجهات التنظيمية النووية سترغب في المستقبل في ضمان أن يكون مشغل المحطة النووية هو من يُثبت السلامة أثناء التشغيل، بالإضافة إلى السلامة من خلال التصميم والبناء. تُعدّ السفن النووية حاليًا مسؤولية دولها، لكن لا تشارك أي منها في التجارة الدولية. ونتيجةً لهذا العمل، نشرت مؤسسة لويدز ريجستر وأعضاء آخرون في هذا الاتحاد في عام 2014 ورقتين بحثيتين حول الدفع النووي البحري التجاري. [ 10 ] [ 11 ] تستعرض هاتان الورقتان الأعمال السابقة والحديثة في مجال الدفع النووي البحري، وتصفان دراسة تصميم مفاهيمي أولية لناقلة نفط من طراز سويزماكس بسعة 155,000 طن ساكن ، تعتمد على شكل هيكل تقليدي مع ترتيبات بديلة لاستيعاب محطة دفع نووي بقدرة 70 ميغاواط حراري، تُنتج ما يصل إلى 23.5 ميغاواط من طاقة عمود الدوران عند أقصى قدرة مستمرة (المتوسط: 9.75 ميغاواط). وتُعتبر وحدة الطاقة Gen4Energy خيارًا مطروحًا. وهي عبارة عن مفاعل صغير سريع النيوترونات يستخدم تبريدًا من مزيج الرصاص والبزموت، وقادر على العمل لمدة عشر سنوات بكامل طاقته قبل إعادة التزود بالوقود، ويستمر في الخدمة لمدة 25 عامًا من العمر التشغيلي للسفينة. ويخلصون إلى أن المفهوم قابل للتطبيق، ولكن من الضروري تحقيق المزيد من النضج في التكنولوجيا النووية وتطوير وتنسيق الإطار التنظيمي قبل أن يصبح المفهوم قابلاً للتطبيق. 

وقد تم اقتراح الدفع النووي مرة أخرى في ظل موجة إزالة الكربون من النقل البحري، الذي يمثل 3-4% من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري العالمية. [ 31 ]

سفن الشحن التجارية

في ديسمبر 2023، كشفت شركة جيانغنان لبناء السفن، التابعة لشركة الصين الحكومية لبناء السفن، رسميًا عن تصميم سفينة حاويات من فئة 24,000 حاوية نمطية (TEU) - تُعرف باسم KUN-24AP - خلال معرض مارينتك الصين 2023، وهو معرض رائد في صناعة النقل البحري يُقام في شنغهاي . وتشير التقارير إلى أن السفينة ستعمل بمفاعل ملح منصهر قائم على الثوريوم ، مما يجعلها أول سفينة حاويات تعمل بالثوريوم، وإذا اكتمل بناؤها، ستكون أكبر سفينة حاويات تعمل بالطاقة النووية في العالم. [ 32 ] وللمقارنة، اعتبارًا من عام 2025، تستطيع أكبر سفن الحاويات حمل 24,346 حاوية نمطية (TEU). 

كاسحات الجليد

أثبتت تقنية الدفع النووي جدواها من الناحيتين التقنية والاقتصادية لكاسحات الجليد التي تعمل بالطاقة النووية في القطب الشمالي السوفيتي ، ولاحقاً الروسي . تعمل السفن التي تعمل بالوقود النووي لسنوات دون الحاجة إلى إعادة التزود بالوقود، وتمتلك هذه السفن محركات قوية، مناسبة تماماً لمهمة كسر الجليد.

كانت كاسحة الجليد السوفيتية " لينين" أول سفينة سطحية تعمل بالطاقة النووية في العالم عام 1959، وظلت في الخدمة لمدة 30 عامًا (تم تركيب مفاعلات جديدة عام 1970). وقد أدى ذلك إلى ظهور سلسلة من كاسحات الجليد الأكبر حجمًا، وهي فئة "أركتيكا" التي يبلغ وزنها 23,500 طن ، والمكونة من ست سفن، والتي تم إطلاقها بدءًا من عام 1975. تحتوي هذه السفن على مفاعلين نوويين وتُستخدم في المياه القطبية العميقة. وكانت " أركتيكا" أول سفينة سطحية تصل إلى القطب الشمالي . [ 33 ]

للاستخدام في المياه الضحلة مثل مصبات الأنهار والأنهار، تم بناء كاسحات الجليد من فئة تايمير ذات الغاطس الضحل في فنلندا ، ثم تم تزويدها بنظام الدفع النووي أحادي المفاعل في روسيا . وقد تم بناؤها لتتوافق مع معايير السلامة الدولية للسفن النووية. [ 34 ]

جميع كاسحات الجليد التي تعمل بالطاقة النووية تم تشغيلها من قبل الاتحاد السوفيتي أو روسيا.

انظر أيضاً

ملاحظات

الاقتباسات

  1. ↑ ويرت، جون ج. (1979). "مشروع تجريبي فيدرالي: إن إس سافانا". الابتكار في الصناعة البحرية . المجلد  1. الأكاديميات الوطنية، لمجلس أبحاث النقل البحري، المجلس الوطني للبحوث (الولايات المتحدة). الصفحات 29-36 . 
  2. 1 2 3 تراكيمافيتشوس، لوكاس. "الدور المستقبلي للدفع النووي في المجال العسكري" (ملف PDF) . مركز التميز لأمن الطاقة التابع لحلف الناتو . تاريخ الاسترجاع: 15 أكتوبر 2021 .
  3. ↑ فيرين تشوبرا، روب هيوستن (محرران)، كتب دي كيه آي ويتنس: المواصلات ، بنغوين، 2012، رقم ISBN 1465408894 الصفحة 60
  4. ↑ مولتز، جيمس كلاي (مارس 2006). "انتشار الغواصات عالميًا: الاتجاهات والمشاكل الناشئة" . NTI . مؤرشف من الأصل في 9 فبراير 2007. تم الاطلاع عليه في 7 مارس 2007 .
  5. ↑ أكتون، جيمس (13 ديسمبر 2007). "الصمت هو يورانيوم عالي التخصيب" . تم الاسترجاع في 13 ديسمبر 2007 .
  6. ↑ "إنهاء إنتاج اليورانيوم عالي التخصيب للمفاعلات البحرية" (ملف PDF) . مركز جيمس مارتن لدراسات منع الانتشار النووي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 سبتمبر 2008 .
  7. ^ ساركيسوف وتورنيول دو كلوس (1999)، ص. 3.
  8. ^ ساركيسوف وتورنيول دو كلوس (1999)، ص. 3-4.
  9. ↑ "المضي قدماً بكل قوة في مجال الشحن النووي" ، أخبار الطاقة النووية العالمية ، 18 نوفمبر 2010 ، تم الاطلاع عليه في 27 نوفمبر 2010.
  10. 1 2 هيرداريس، سبيروس؛ تشينغ، واي إف؛ شالكروس، بي؛ بونافو، جيه؛ كارلسون، دي؛ برينس، بي؛ ساريس، جي إيه (15 مارس 2014). "اعتبارات حول الاستخدام المحتمل لتكنولوجيا المفاعلات النووية المعيارية الصغيرة (SMR) لدفع السفن التجارية". هندسة المحيطات . 79 : 101-130 . doi : 10.1016/j.oceaneng.2013.10.015 .
  11. 1 2 هيرداريس، سبيروس؛ تشينغ، واي إف؛ شالكروس، بي؛ بونافو، جيه؛ كارلسون، دي؛ برينس، بي؛ ساريس، جي إيه (مارس 2014). "التصميم المفاهيمي لناقلة سويزماكس تعمل بمفاعل معياري صغير بقدرة 70 ميغاواط". معاملات المؤسسة الملكية للمهندسين المعماريين البحريين، الجزء أ: المجلة الدولية للهندسة البحرية . 156 (أ1): أ37- أ60. doi : 10.3940/rina.ijme.2014.a1.276 .
  12. ↑ "المسؤولية عن الأضرار النووية" . الرابطة النووية العالمية . تم الاطلاع عليه في 17 مارس 2011 .
  13. ↑ "اتفاقية بروكسل بشأن مسؤولية مشغلي السفن النووية" . القانون الدولي . القانون الدولي العام . تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 مارس 2011 .
  14. ↑ "؟" (ملف PDF) . الوكالة الدولية للطاقة الذرية. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 17 ديسمبر 2010. تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 مارس 2011 .
  15. ↑ "الأسلحة النووية في البحر". نشرة علماء الذرة : 48-49 . سبتمبر 1990.
  16. ↑ غروفز، ليزلي ر.؛ تيلر، إدوارد (1983). الآن يمكن سردها . ص 388. ISBN  978-0-306-80189-1.
  17. ↑ ستايسي، سوزان (2000). إثبات المبدأ: تاريخ مختبر أيداهو الوطني للهندسة والبيئة، 1949-1999 . ISBN 978-0-16-059185-3.
  18. ↑ تراكيمافيتشوس، لوكاس. "هل الصغير جميل حقًا؟ الدور المستقبلي للمفاعلات النووية المعيارية الصغيرة في المجال العسكري" (ملف PDF) . مركز التميز لأمن الطاقة التابع لحلف الناتو . تاريخ الاسترجاع: 5 ديسمبر 2020 .
  19. ↑ "أول رحلة حول العالم بغواصة" . موسوعة غينيس للأرقام القياسية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2020-06-02 .
  20. ^ "برنامج رحلات الطيران الذي يحل محل شارل ديغول مفتوح" . 23 أكتوبر 2018.
  21. ↑ بايك، جون. "شارل ديغول" . الأمن العالمي . مؤرشف من الأصل في 10 نوفمبر 2015. تم الاسترجاع في 15 نوفمبر 2015 .
  22. ↑ "سجل السفن البحرية" . مؤرشف من الأصل في 24 أكتوبر 2016. تم الاطلاع عليه في 1 يونيو 2020 .
  23. ↑ "إثارة السرعة III - أقصى سرعة لحاملات الطائرات التي تعمل بالطاقة النووية" . Navweaps.com. 29 أبريل 1999. تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 أبريل 2013 . 
  24. ^ ارمي دا غيرا ، دي أغوستيني، نوفارا، 1985.
  25. ↑ "يو إس إس لونغ بيتش (سي جي إن 9)" .
  26. ↑ جون بايك. "CGN-9 لونغ بيتش" .
  27. ↑ جون بايك. "فئة بينبريدج CGN 25" . الأمن العالمي .
  28. ↑ "الطاقة النووية للسفن الحربية السطحية" . شبكة إعلامية دفاعية .
  29. 1 2 بايك، ج. "مشروع SSV-33 لعام 1941" . GlobalSecurity.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 30 أكتوبر 2015 .
  30. ↑ «وسائل الإعلام الروسية: طوربيد نووي قادر على تدمير الولايات المتحدة وأوروبا والعالم» . بزنس إنسايدر .
  31. ↑ "يجب على قطاع الشحن النظر في خيار الطاقة النووية لخفض الانبعاثات الكربونية: خبراء | إس آند بي غلوبال بلاتس" . www.spglobal.com . 2020-11-04 . تاريخ الاطلاع: 2020-11-06 .
  32. ↑ تشين، ستيفن (5 ديسمبر 2023). "حوض بناء سفن صيني يكشف عن خطط لأول حاوية نووية في العالم تعمل بمفاعل ملح منصهر متطور" . صحيفة ساوث تشاينا مورنينج بوست . تاريخ الاسترجاع: 7 ديسمبر 2023 .
  33. ↑ أرمسترونج، تيرينس. "رحلة كاسحة الجليد إلى القطب الشمالي، 1977"، السجل القطبي 19 (118): ص 67-68 .
  34. ↑ كليفلاند، كاتلر ج، محرر. (2004). موسوعة الطاقة . المجلدات 1-6 . إلسيفير. الصفحات 336-340 . ISBN   978-0-12-176480-7.
  35. ↑ "في القطب الشمالي يدعم العلم الروسي" . sudostroenie.info (بالروسية). 2020-10-21 . تم الاسترجاع بتاريخ 2021-02-07 .
  36. ↑ «كاسحة الجليد أورال التي تعمل بالطاقة النووية، من مشروع 22220، تغادر مورمانسك في أول رحلة تشغيلية لها» . بورت نيوز. 2 ديسمبر 2022. تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 ديسمبر 2022 .

المراجع

  • وكالة فرانس برس، 11 نوفمبر 1998؛ في "الغواصات النووية توفر الكهرباء لمدينة سيبيرية"، FBIS-SOV-98-315، 11 نوفمبر 1998.
  • ITAR-TASS، 11 نوفمبر 1998؛ في "غواصات نووية روسية تزود مدينة في الشرق الأقصى بالكهرباء"، FBIS-SOV-98-316، 12 نوفمبر 1998.
  • خطة هارولد ويلسون - تقرير بي بي سي نيوز
  • ساركيسوف، أشوت أ.؛ تورنيول دو كلوس، آلان، محرران. (1999). تحليل المخاطر المرتبطة بتفكيك الغواصات النووية وإزالتها والتخلص منها . سلسلة فرعية 1 من شراكة العلوم التابعة لحلف الناتو: تقنيات نزع السلاح. المجلد  24. دوردريخت: سبرينغر. ISBN 978-0-7923-5598-4.